컴파운딩용 스크류 압출기 분류

컴파운딩과 스크류

컴파운딩(Compounding)은 고분자 물질, 다시 말해서 우리가 흔히 말하는 열가소성 플라스틱이 사출이나 압출 성형을 통한 제품을 생산할 때, 그 자체로는 원하는 품질 수준을 달성할 수 없기 때문에 base resin과 필러 및 여러 첨가제들을 균일하게 혼합하여 용도에 맞는 제품을 생산하는 공정이라는 것을 지난 포스팅에서 정리한 바 있습니다.

2023.09.15 - [기타] - 컴파운딩(Compounding) 기초

컴파운딩(Compounding) 기초

그리고, 일반적으로 컴파운딩된 펠렛(pellet)을 압출 성형이나 사출 성형에 투입할 때, 해당 공정은 single screw로 구성된 압출기나 사출기가 대부분인데요, 따라서, 원료 투입(feeding) 자체도 정량을 요하는 것이 아니라 flood feeding이 주로 이루어지다 보니 기술적으로 크게 어렵지 않은 공정인데 반해 컴파운딩은 base resin과 함께 여러 물질들을 배합비(formulation or recipe)에 맞도록 균일하게 혼합하되, 품질과 함께 최적의 생산성을 나타내어야 하므로 조금 더 복잡한 측면이 있습니다. 그리고, 이러한 컴파운딩을 구성하는 여러 공정들과 part들이 있지만, 이번에는 컴파운딩 스크류(screw)가 어떠한 형태로 분류되는지 정리를 해보겠습니다.

- single screw, 일반적인 사출기나 필름 제조 공정의 압출기 등은 단순한 싱글 스크류이다. 이미지 출처: fareastnetwork.co.jp -

 

스크류에 따른 압출기 구분

압출기는 우선 스크류를 얼마나 사용하느냐로 구분할 수 있는데, 하나의 스크류를 사용한다면 single screw, 두 개의 스크류를 사용한다면 twin screw, 그리고, 세개 이상의 스크류를 사용한다면 mulit screw라고 합니다. 그리고 가장 많이 사용하는 것이 twin screw인데요, twin이라는 말에서 볼 수 있듯이 두 개의 screw가 동일하게 생겼겠죠. twin screw를 또다시 구분한다면 intermeshing과 non-intermeshing으로 구분할 수 있고요, intermeshing은 co-rotating과 counter-rotating으로 또다시 구분할 수 있습니다. 우리말로 어떻게 표현하는지를 모르겠네요. counter rotating 방식은 다시 conical과 parallel로 또 구분되고요, non-intermeshing twin screw는 counter rotating 방식이 됩니다.

정리를 하자면, 스크류 타입의 컴파운딩용 압출기는 스크류의 숫자, 그리고 intermeshing의 정도와 rotation 방향으로 구분할 수 있습니다. 잘 정리된 그림이 있어서 아래에 첨부합니다. 이미지를 보시면 쉽게 이해할 수 있을 것입니다.

- 스크류 압출기의 구분, 출처: Coperion, 구글 검색  -

참고로, 일반적으로 컴파운딩에 가장 많이 사용되는 방식은 twin screw에 co-rotating, 그리고 intermeshing 타입으로, Intermeshing Co-rotating Twin Screw 방식이 가장 전형적이고, 국내 대부분의 컴파운딩 회사는 기술적으로 이 타입을 거의 벗어나지 않습니다. 국내외 대부분의 컴파운딩 기업이 해당 방식의 컴파운딩용 압출기를 사용한다고 생각하면 되는데, 그러면 사실 소재나 원료에 대한 이해는 차치하고, 이 방식의 압출기를 잘 알게 되면 장비에 대한 기술적인 내용은 거의 해결이 됩니다.

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일단 컴파운딩용 스크류 압출기가 어떻게 분류되고, 어떠한 방식들이 있는지 정리하였는데요, 다음에 각 타입들에 대해 중요한 점들과 각 어떤 구성요소들과 용어들이 어떤 물리적 의미를 가지는지를 차차 정리해 보겠습니다.